[0001] 本发明涉及钢结构建筑技术领域，具体涉及一种室内场馆螺旋式悬吊廊道及其吊装、卸载方法。

[0002] 大型场馆空间立体廊道是指在大型体育馆、剧院、会展中心等建筑物中设置的立体化的走廊通道。这种设计可以有效地利用空间，提高场馆的通行效率和观赏性。立体廊道一般会设计成多层或者高空悬挂的形式，可以连接场馆的不同区域，为观众或参与者提供便捷的通行方式。设计立体廊道需要考虑结构稳定性、安全性和观赏性等因素，以确保其能够满足场馆的使用需求。但是目前廊道中桥面段与地面结构之间连接，以及室内中庭的空间布局还存在一些不足；

[0003] 比如申请人早期申报的专利公告号为CN203924530U，专利名称为一种悬吊螺旋坡道的现有专利技术中，在上述技术中弧形桁架(相当于桥面段)的起始端直接与地基相连，并未设置相应抗震装置，当弧形桁架受力时，其稳定性无法保证，同时在展厅内部中间存在大量空间，并未得到合理利用，空间利用不足，且吊桥体系与大型建筑体系未形成有机联系，吊桥结构整体稳定性和舒适性难以保证，同时该专利技术缺乏配套吊装、卸载施工方法，技术可实施性差。

[0004] 在国内外大型钢结构安装领域，建筑构件整体或分块安装施工通常采用设置临时支撑架进行高空原位拼装的施工方法，在主要构件安装完成后，再进行相关附属结构安装，所有工作结束后再通过合理的方法进行拆除胎架或支撑架完成结构整体卸载，使钢结构体系从胎架支撑状态可靠地过渡到结构本体受力状态，因此大型钢结构吊装完成后适当的卸载方法对结构整体的安全性、稳定性、耐久性及建筑整体服役期间的舒适性起决定的作用。

[0005] 目前，国内外一般大型钢结构的卸载主要采用直接割除支撑结构卸载和砂箱卸载两种方法。

[0006] 例如专利公开号为CN116357086A的现有专利文件中，便是通过割除临时支柱后安装永久支柱完成整个体系受力转换。直接割除支撑结构的卸载方法适用承受载荷不大、卸载位移小的位置，对承受荷载较大，卸载位移变化大的复杂的立体悬吊结构难以匹配；

[0007] 专利公告号为CN209083014U的现有专利文件中，是在专用带闸板阀的砂箱上辅助设置排砂件用于临时支撑点的支撑件上，采用同步释放和控制卸砂量达到设计的卸载行程，完成卸载工作。砂箱由于承受载荷的限制需要在多个位置布置砂箱，其内部为钢砂，在作为支撑点长时间承受载荷时，受结构载荷及环境中水气等因素的影响，会使主结构在拼装过程中发生不可控的沉降；砂箱的卸载速度的速度由各点的载荷大小确定，在卸载过程中遇到与设计不符的特殊情况时无法立刻停止砂箱的卸载，其精度难以控制，尤其针对大型悬吊结构，卸载精度偏差会造成结构整体失稳，存在重大安全隐患。

[0008] 此外，在施工过程中的不同阶段，随着结构形式的变化、荷载的变化，不同构件的受力亦会发生转变，尤其一些突加荷载还可能带来很大的冲击效应，对结构安全带来很大的挑战。专利公告号为CN100577969C的现有专利文件中，则通过采用向需卸载结构施加一个向上的拉力抵消需卸载结构的竖向荷载，且可不设置或仅设置少量的地面支撑构件，此方法存在不足之处在于抵消竖向荷载的拉力作用点的选择特别困难，选择不当易导致结构失稳，对结构的承载力要求较高。

[0009] 由于结构吊装施工过程受力状态与设计受力状态不同，吊装后需对结构进行卸载，由吊装施工过程受力向设计受力状态转换，难度高、困难大。液压顶升装置、临时支撑装置的拆除卸载，引起结构荷载变化较大，如何对结构承载力进行监测是目前面临的问题之一。对于空中悬吊结构成型后需对支撑体系进行拆除，拆除前后难以确保连接杆件与结构的整体稳定性，再者对支撑体系的搭设与拆除顺序也会对结构稳定性及后续使用舒适性产生重大影响。基于此本发明提出一种室内场馆螺旋式悬吊廊道及其吊装、卸载方法，来解决上述不足。

[0078] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0079] 参照图1、图2和图3，一种室内场馆螺旋式悬吊廊道，包括有桥体4，桥体4布置在场馆中庭且成螺旋状设置，桥体4的顶部起始位置连接到位于场馆内的悬吊式参观室7，桥底4的底部终点位置连接到地面，且与地面连接位置处设有多级减震装置9以对桥体4起到抗震的效果；

[0080] 在场馆的最顶部设置顶部钢屋盖1，而悬吊式参观室7的顶部通过桁架安装到顶部钢屋盖1上，悬吊式参观室7位于场馆的顶部中间位置。

[0081] 参照图1、图2和图3，顶部钢屋盖1呈格栅式安装在场馆的顶部，其用来支撑吊杆5和悬吊式参观室7，其中顶部钢屋盖采用组合桁架钢屋盖施工；考到现场条件、工程特点和施工成本等因素的影响，难以采用高空散装、整体吊装、屋面整体滑移等施工方法，本申请采用BIM技术，建立钢屋盖X‑steel模型，实现三维数控加工、预拼装、模拟吊装等，不但保证吊装精度，而且降低操作难度，采用上述设计可确保钢结构空间构件准确定位，合理优化特殊节点；同时考虑到钢屋盖位于楼栋内部，吊装设备难以进入，本申请可以采用预留吊装洞口的方法，在地下室设置顶板预留洞口及外墙留置通道，吊车进入地下室中庭直接进行吊装，加快工期、节约成本，技术创效显著，通过钢桁架分段吊装，减少单构件吊装重量，安全可靠，施工简便。

[0082] 参照图1、图2和图3，在场馆的四周设置若干立柱2，最大程度的提高了空中廊道的安全性及水平方向的稳定性，若干立柱2两两之间间距相同，立柱2具体设置多少跟，需要根据场馆所需而定，本申请不做限定，需要注意的是，相邻两个立柱2之间通过若干根钢管混凝土柱3进行连接，钢管混凝土柱3在安装到立柱2内的时候采用穿心环形梁设计，需要利用ABAQUS对穿心节点进行有限元分析，对预测发生破坏的关键工序进行重点管控，采用BIM技术，测量定位精确，并利用三维模型进行形象的技术交底，对穿心节点的钢筋排布进行优化设计，减少了施工难度，加快工期，立柱2对整个场馆起到支撑的作用，钢管混凝土柱3将若干立柱2进行连接，对立柱2进行连接限位。

[0083] 参照图1、图2、图3和图4，桥体4由上至下分为若干桥面段、内弦杆10、外弦杆11、扶手、桁架8、吊杆5等结构组成，以相邻两个立柱2间隔距离为基准将桥体4分为若干桥面段，扶手设在桥面段的内外两侧，立柱2均匀排布，桥面段本申请为弧形往上或者弧形往下的折弯板，桥面段与水平面之间存在夹角α，其中α的取值范围为：0°＜α＜60°，每块桥面段与水平面的夹角均不同，视现场实际情况而定；每块桥面段的内侧面上下两端均设置内弦杆10，每块桥面段的外侧面上下两端均设置外弦杆11，桥面段的外侧面上下两端且位于外弦杆11的一侧还通过连接架体6固定到相应立柱2上；而内弦杆10和外弦杆11内安装有吊杆5，吊杆5的上端连接到顶部桁架8，吊杆5的底端固定到地面预留孔；由上至下，起始位置的桥面段连接到悬吊式参观室7，终点位置的桥面段通过多级减震装置9连接到地面。

[0084] 参照图5，吊杆5包括有第一杆件501、限位套502和第二杆件503，第一杆件501和第二杆件503通过限位套502连接，其限位套502内壁设置有内螺纹，第一杆件501的一端设置有与限位套502内螺纹配合的外螺纹，第二杆件503一端设置有与限位套502内螺纹配合的外螺纹，而第一杆件501的另一端通过耳板连接件12和销轴连接到桁架8上；第二杆件503贯穿内弦杆10或者外弦杆11，且内、外弦杆的连接处采用铰接，而第二杆件503的另一端与地面预留孔连接。

[0085] 参照图1、图2和图3，悬吊式参观室7置于场馆的顶部中间位置处，其内部可以布置展品或者当做会议室使用，用户可经过桥体4到悬吊式参观室7，提供一种集悬吊(空中)会议室和观光功能于一体的建筑结构，提高了空间利用率；悬吊式参观室7的外侧呈环形阵列式安装若干桁架8，并通过该若干桁架8固定到相应的立柱2上，以确保悬吊式参观室7的的安全性和舒适性问题。

[0086] 参照图6和图7，多级减震装置9包括有上金属受力板901、承载板902、液压装置903、弹簧904、折弯金属板905、椭圆形金属减震板906、固定螺栓907和下金属受力板908，椭圆形金属减震板906采用环形钢板，折弯金属板905也采用钢板，在椭圆形金属减震板906的上方设置承载板902，承载板902的顶部通过弹簧904连接上金属受力板901，其中弹簧904内侧包裹住液压装置903，且液压装置903内置黏性阻尼液，上金属受力板901顶部连接终点桥面段的底部；

[0087] 下金属受力板908位于椭圆形金属减震板906的下方；上金属受力板901的左右两侧均设有折弯金属板905，其中金属板905的一端通过固定螺栓907安装在承载板902和椭圆形金属减震板906之间，金属板905的另一端通过固定螺栓907安装在下金属受力板908和椭圆形金属减震板906之间；

[0088] 需要注意的是，弹簧904包裹住的内置黏性阻尼液的液压装置903具有缓冲功能，将上部承载力削弱并配合弹簧904达到逐级消减目的，而减少受力激增破坏。当上部上金属受力板901受力较大，而弹簧与包裹住的黏性阻尼液压装置无法彻底削减，将通过下部的椭圆形金属减震板906进行耗能。此耗能过程：第一阶段由弹簧904与黏滞阻尼装置提供承载力和刚度，并承担主要的耗能作用，在黏滞阻尼装置达到极限后，环形钢板进入第二阶段，内外环同时提供承载力、刚度和耗能能力。

[0089] 本申请多级减震装置9主要由上下两块金属受力板和中部环形金属减震板906以及弹簧904、液压装置903构成。环形金属减震板906和折弯金属板905之间具有间隔并设有相应螺栓的连接，且连接件之间设有间隙，可同时在小震、中震及大震中产生良好减震耗能效果。

[0090] 参照图5，耳板连接件12包括有上连接板1204，其中上连接板1204的顶部一侧一体成型有限位卡板一1201，上连接板1204的顶部一侧转动连接有限位卡板二1203，限位卡板一1201和限位卡板二1203卡接到桁架8上，并通过连接销轴1202进行固定，上连接板1204的底部通过U型锁1205连接有挂钩1206，其中挂钩1206与吊杆5的第一杆件501连接。

[0091] 需要注意的是，安装之前将限位卡板二1203转动，将限位卡板一1201和上连接板1204卡入到桁架8上，然后再降限位卡板二1203转回，与限位卡板一1201贴合，后使用连接销轴1202将限位卡板一1201和限位卡板二1203进行固定便可，即可实现耳板连接件12与桁架8的安装。

[0092] 在吊装和卸载的过程中，需要搭设主支撑体系和次支撑体系，其中主支撑体系和次支撑体系的搭设原则如下，以起始桥面段为基准，除终点桥面段外在第1,3,5…，2n+1(n≥0取整)立柱处桥面段下方搭设主支撑体系，在第2,4,6…，2n(n≥1取整)立柱处桥面段下方搭设次支撑体系。

[0093] 由上至下以起始桥面段为基准，沿着廊道行走一圈360°组成一个分区，廊道由若干圈组成若干个分区。按照由上至下的顺序进行各分区结构的吊装和卸载，上一分区卸载完成后进行下一分区施工。

[0094] 本申请室内场馆螺旋式悬吊廊道的吊装方法，包括如下步骤：

[0095] 选取其中一个分区进行以下步骤描述。

[0096] 步骤一、首先进行吊杆5预先吊挂，其中吊杆5的上端用耳板连接件12和销与桁架8连接，吊杆5的中部由限位套502将第一杆件501与第二杆件503连接(参照图5)，其限位套502内壁设置有内螺纹，第一杆件501的一端设置有与限位套502内螺纹配合的外螺纹，第二杆件503一端设置有与限位套502内螺纹配合的外螺纹；

[0097] 然后根据现场需要搭设主支撑体系13，其中需要注意的是，支撑体系13分为主支撑体系和次支撑体系，其中主支撑体系和次支撑体系结构相同，且主支撑体系和次支撑体系的搭设原则如下，以起始桥面段为基准，除终点桥面段外在第1,3,5…，2n+1(n≥0取整)立柱处桥面段下方搭设主支撑体系，在第2,4,6…，2n(n≥1取整)立柱处桥面段下方搭设次支撑体系；

[0098] 参照图8、图9、图10和图11，支撑体系13包括底部矩形支撑架1312、安装在矩形支撑架1312上方的连接平台1308、以及安装在连接平台1308上方的三角支撑架1302，其中连接平台1308的顶部四周安装有防护栏杆1306，在连接平台1308的顶部四个拐角位置处且位于防护栏杆1306的内侧均安装有连接套筒1301，在连接套筒1301的内部设与之相匹配的顶升控制装置1307和荷载监测装置1311，顶升控制装置1307本质为千斤顶用于控制桥面段的顶升与回程，荷载监测装置1311本质为压力传感器，用于监测桥面段102、支撑体系的承载力以及吊杆5的轴力；在四个连接套筒1301的顶部安装有三角支撑架1302，三角支撑架1302由斜杆1305、气压升降杆1303以及普通杆件组成，气压升降杆1303包括有升降柱杆13031以及设在升降柱杆13031顶部的环形穿孔连接杆13032，需要注意的是，气压升降杆1303只是一开始控制好升降，为了适应不同角度的桥面，待固定好桥面后就固定了，之后桥面的顶升和回程由顶升控制装置1307控制；

[0099] 在气压升降杆1303的顶部一侧安装有两个斜杆1305，其中两个斜杆1305的顶部与气压升降杆1303的顶部环形穿孔连接杆13032的芯杆定位孔连接连接，底部与三角支撑架1302的顶部另一侧铰接(如图8所示)，斜杆1305和气压升降杆1303与普通杆件之间构成三角形结构，具有较强的稳定性，通过气压升降杆1303可调节斜杆1305的角度和高度，使其适应桥面段，而在两个斜杆1305上安装有用来夹持桥面段的夹持装置1304；

[0100] 进一步的，夹持装置1304包括有支撑固定杆13042，其中支撑固定杆13042的顶部两侧可拆卸安装有呈弧形状的夹持杆13041，而支撑固定杆13042包括两个对称设置的连杆，两个连杆之间通过销轴或者螺栓进行可拆卸连接，通过调节两个连杆之间的间距进而能够调节两个弧形状的夹持杆13041之间的间距，使其适应相应的桥面段；

[0101] 需要注意的是，斜杆1305的内部开设有呈“凸”型状结构的凹槽，该凹槽内部安装有呈“凸”型状结构的芯杆1310，芯杆1310的一端连接到气压升降杆1303顶部环形穿孔连接杆13032预留的芯杆定位孔内。

[0102] 支撑体系13通过在底部撑架和连接平台1308上方设置气压升降杆1303，在保证结构稳定支撑的同时还可用于桥面段结构不同高度及角度变化下的支撑调节，适应性强，使用范围广，大大减小资源浪费，防止桥面段结构沿斜面支撑造成的不稳定现象，实用性强，其本申请可重复利用，具有良好的经济效益。

[0103] 在斜杆1305中的芯杆1310与气压升降杆1303顶部的芯杆定位孔之间采用球铰连接，可适应不同高度及角度下的连接，方便高度及角度的调节，本申请斜杆1305、气压升降杆1303和普通杆件之间能够构成三角形结构，三角支撑架的四个角底部均设置与顶升控制装置1307相互匹配的连接套筒，确保顶升分布均匀，对结构支撑稳定。

[0104] 步骤二、将桥面段按照由上至下的顺序进行吊装，并安装临时加固、立柱2，确保各构件稳定后，逐段安装连接在桁架8和桥面段上的吊杆5，将第二杆件503贯穿内弦杆10或者外弦杆11，且内弦杆的、外弦杆的连接处采用铰接，而第二杆件503的另一端与地面预留孔连接，廊道结构上各吊杆连接完成后，进行已吊装构件检查验收；

[0105] 步骤三、桥面段底部顶升控制装置1307沿相应支撑体系13的支撑面向上顶升L行程，然后通过扭矩扳手旋转限位套来对各吊杆5施加预紧力，按照先内弦杆上的吊杆5、后外弦杆上的吊杆5的顺序施加预紧力，各位置的预紧力施加至设计值的80％后，对吊杆5轴力和结构整体稳定性进行检测，需要注意的是，顶升行程L＝σGL0；

[0106] 其中L为顶升行程，单位mm；σ为桥面段角度修正系数，当桥面段和水平面夹角0°＜α＜20°时取1.0，当桥面段和水平面夹角20°≤α＜40°时取0.9，当桥面段和水平面夹角40°≤α＜60°时取0.8；需要注意的是，桥面段越重顶升距离越少，修正系数是为了适应不同倾角的桥面段，倾角越大竖直分力越大，支撑承受荷载越大，顶升距离越少，所以角度越大修正系数越小；

[0107] G为两段桥面重量，单位kN；

[0108] L0为顶升控制装置顶升最大行程，单位mm；

[0109] 本申请卸顶升控制装置1307设在相应主支撑体系和次支撑体系上，用于桥面段结构的顶升与回程。

[0110] 步骤四、待廊道结构整体安装完成后便可进行各支撑体系的卸载工作。

[0111] 本申请室内场馆螺旋式悬吊廊道的卸载方法，包括如下步骤：

[0112] 步骤五、通过卸载控制系统对廊道进行缓慢卸载，每个阶段的卸载顺序均按照先转角段主支撑体系再桥面段次支撑体系进行卸载，即通过交替方式由主到次支撑的顺序协同分级卸载；

[0113] 需要注意的是，卸载控制系统由顶升控制装置1307和荷载监测装置1307组成，顶升控制装置1307用于桥面段的顶升与回程，荷载监测装置1307用于监测桥面段102、支撑体系的承载力以及吊杆5的轴力；主支撑体系与次支撑体系结构相同，而顶升控制装置1307和荷载监测装置1307均安装在主、次支撑体系上，且顶升控制装置1307的输出端与桥面段的正下方接触。

[0114] 步骤六、第一阶段卸载：先将主支撑体系通过相应卸载控制系统中的顶升控制装置1307进行逐级缓慢均匀回程，行程距离为0.2L，卸载到指定位置后，通过卸载控制系统中荷载监测装置1307观测各监测点位置吊杆5的轴力变化状态及结构、主支撑体系的承载力情况。若某个点位吊杆5轴力值出现负值即压力时，此时桥面段发生偏位，应立即停止卸载，通过调整吊杆5将桥面段回正，回正后对桥面段主支撑系统及结构整体稳定性进行检查，满足要求后进行桥面段次支撑体系的卸载；

[0115] 将桥面段次支撑体系通过卸载控制系统中的顶升控制装置1307进行逐级缓慢均匀回程，行程距离为0.2L，卸载到指定位置后，通过卸载控制系统中荷载监测装置1307观测各监测点位置吊杆5的轴力变化状态及结构、次支撑体系的承载力情况。若某个点位吊杆5轴力值出现负值即压力时，此时桥面段发生偏位，应立即停止卸载，通过调整吊杆5将桥面段回正，回正后对桥面段次支撑系统及结构整体稳定性进行检查，满足要求后完成第一阶段的卸载，进行第二阶段的卸载；

[0116] 步骤七、第二阶段卸载在第一阶段卸载的基础上继续卸载，第二阶段卸载方式与第一阶段不同的是，顶升控制装置1307回程的行程距离增加为0.4L，其余步骤均按照第一阶段进行，具体如下：

[0117] 先将主支撑体系通过相应卸载控制系统中的顶升控制装置1307进行逐级缓慢均匀回程，行程距离为0.4L，卸载到指定位置后，通过卸载控制系统中荷载监测装置1307观测各监测点位置吊杆5的轴力变化状态及结构、主支撑体系的承载力情况。若某个点位吊杆5轴力值出现负值即压力时，此时桥面段发生偏位，应立即停止卸载，通过调整吊杆5将桥面段回正，回正后对桥面段主支撑系统及结构整体稳定性进行检查，满足要求后进行桥面段次支撑体系的卸载；

[0118] 将桥面段次支撑体系通过卸载控制系统中的顶升控制装置1307进行逐级缓慢均匀回程，行程距离为0.4L，卸载到指定位置后，通过卸载控制系统中荷载监测装置1307观测各监测点位置吊杆5的轴力变化状态及结构、次支撑体系的承载力情况。若某个点位吊杆5轴力值出现负值即压力时，此时桥面段发生偏位，应立即停止卸载，通过调整吊杆5将桥面段回正，回正后对桥面段次支撑系统及结构整体稳定性进行检查，满足要求后完成第一阶段的卸载，进行第二阶段的卸载；

[0119] 步骤八、第三阶段卸载：第三阶段卸载在第二阶段卸载的基础上继续卸载，卸载行程距离还是为0.4L，其卸载步骤与第二阶段卸载步骤相同；

[0120] 步骤九、通过卸载控制系统中的荷载监测装置，对结构、支撑体系承载力及吊杆轴力进行监测，卸载过程每45min监测一次，卸载完成后每6h监测一次，静置观测48h未发现结构支撑体系承载力及吊杆轴力明显变化后开始拆除卸载控制系统及支撑体系；

[0121] 步骤十、其余分区卸载方式同上述分区，直至全部卸载完成。

[0122] 本申请通过控制距离的方式来卸载，对于悬吊桥面段通过控制荷载大小进行卸载存在重大安全隐患，而通过控制距离更适合悬吊结构，保证结构整体安全性，控制距离通过建立一个关系式来进行，可有效适应不同倾角及重量的空中廊道卸载。

[0123] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。